JP7032392B2 - Superconducting magnet - Google Patents

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Description

本開示は、超電導マグネットに関する。本出願は、２０１７年５月１５日に出願した日本特許出願である特願２０１７－０９６７１８号に基づく優先権を主張し、当該日本特許出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。 The present disclosure relates to superconducting magnets. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2017-0961718, which is a Japanese patent application filed on May 15, 2017, and incorporates all the contents described in the Japanese patent application. ..

従来から、特表２０１６－５３５４３１号公報（特許文献１）に記載の超電導マグネットが知られている。特許文献１に記載の超電導マグネットは、ソレノイドコイルを有している。ソレノイドコイルは、高温超電導体を含む超電導線材を有している。ソレノイドコイルは、終端部にジョイントを有している。ジョイントにおいては、超電導線材が、ハンダにより接合されている。 Conventionally, the superconducting magnet described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2016-535431 (Patent Document 1) has been known. The superconducting magnet described in Patent Document 1 has a solenoid coil. The solenoid coil has a superconducting wire including a high-temperature superconductor. The solenoid coil has a joint at the end. In the joint, the superconducting wire is joined by soldering.

また、従来から、伊藤聡、９２０ＭＨｚ－ＮＭＲ用超伝導マグネットシステムの研究開発、横浜国立大学博士論文、２００７年３月（非特許文献１）に記載の超電導マグネットが知られている。非特許文献１の超電導マグネットは、ソレノイドコイルを有している。ソレノイドコイルは、低温超電導体を含む超電導線材を有している。ソレノイドコイルは、終端部にジョイントを有している。ジョイントにおいては、超電導線材が、ハンダにより接合されている。 Further, conventionally, Satoshi Ito, research and development of a superconducting magnet system for 920 MHz-NMR, a doctoral dissertation of Yokohama National University, and a superconducting magnet described in March 2007 (Non-Patent Document 1) have been known. The superconducting magnet of Non-Patent Document 1 has a solenoid coil. The solenoid coil has a superconducting wire including a low temperature superconductor. The solenoid coil has a joint at the end. In the joint, the superconducting wire is joined by soldering.

なお、高温超電導体を含む超電導線材の超電導接合に関して、国際公開第２０１６／１２９４６９号（特許文献２）に記載の技術及びS. B. Kim et.al、Shape Optimization of the Stacked HTS Double Pancake Coils for Compact NMR Relaxometry Operated in Persistent Current Mode、IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY、Vol.26、No.4、２０１６年６月（非特許文献２）に記載の技術が知られている。 Regarding the superconducting bonding of superconducting wires including high-temperature superconductors, the technology described in International Publication No. 2016/124696 (Patent Document 2) and SB Kim et.al, Shape Optimization of the Stacked HTS Double Pancake Coils for Compact NMR Relaxometry. The techniques described in Operated in Persistent Current Mode, IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, Vol.26, No.4, June 2016 (Non-Patent Document 2) are known.

特表２０１６－５３５４３１号公報Special Table 2016-535431 Gazette 国際公開第２０１６／１２９４６９号International Publication No. 2016/129469

伊藤聡、９２０ＭＨｚ－ＮＭＲ用超伝導マグネットシステムの研究開発、横浜国立大学博士論文、２００７年３月Satoshi Ito, Research and Development of Superconducting Magnet System for 920MHz-NMR, Doctoral Dissertation, Yokohama National University, March 2007 S. B. Kim et.al、Shape Optimization of the Stacked HTS Double Pancake Coils for Compact NMR Relaxometry Operated in Persistent Current Mode、IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY、Vol.26、No.4、２０１６年６月S. B. Kim et.al, Shape Optimization of the Stacked HTS Double Pancake Coils for Compact NMR Relaxometry Operated in Persistent Current Mode, IEEE TRANSACTIONS ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, Vol.26, No.4, June 2016

本開示の一態様に係る超電導マグネットは、第１部分と第２部分とを含む超電導層と、接合部とを有するコイルと、内部にコイルを格納するクライオスタットとを備える。第１部分及び第２部分は、終端部に位置する。超電導層は、接合部において第１部分と第２部分とが超電導接合されることにより、閉ループを構成する。超電導層を構成する材料は、高温超電導体である。接合部には、７７ケルビンにおいて、１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れる。クライオスタットは、内部における温度が２．０ケルビン以上７７ケルビン以下となるように構成される。 The superconducting magnet according to one aspect of the present disclosure includes a superconducting layer including a first portion and a second portion, a coil having a joint portion, and a cryostat in which the coil is housed. The first part and the second part are located at the terminal part. The superconducting layer constitutes a closed loop by superconducting the first portion and the second portion at the joint portion. The material constituting the superconducting layer is a high-temperature superconductor. At 77 Kelvin, a current flows through the joint in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied. The cryostat is configured so that the internal temperature is 2.0 Kelvin or more and 77 Kelvin or less.

図１は、第１実施形態に係る超電導マグネットの概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a superconducting magnet according to the first embodiment. 図２は、超電導線材１１の長手方向に沿った断面における断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the superconducting wire 11 along the longitudinal direction. 図３は、接合部１２におけるコイル１の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the coil 1 at the joint portion 12. 図４は、第１工程Ｓ１における接合部１２の模式的な断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the joint portion 12 in the first step S1. 図５は、第２工程Ｓ２における接合部１２の模式的な断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the joint portion 12 in the second step S2. 図６は、接合部１２に印加される磁場と接合部１２を流れる臨界電流との関係を示すグラフである。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the magnetic field applied to the joint portion 12 and the critical current flowing through the joint portion 12. 図７は、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に平行な磁場が印加された場合及び第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に垂直な磁場が印加された場合における接合部１２の臨界電流を示すグラフである。FIG. 7 shows a case where a magnetic field parallel to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cab is applied and a magnetic field perpendicular to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cc is applied. It is a graph which shows the critical current of a junction part 12. 図８は、第２実施形態に係る超電導マグネットの概略断面図である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the superconducting magnet according to the second embodiment.

［本開示が解決しようとする課題］
特許文献１に記載の超電導マグネットにおいては、ジョイントにおいて超電導線材がハンダにより接合されている。高温超電導体は、ハンダを用いて接合した場合、超電導接合とはならない。そのため、特許文献１に記載の超電導マグネットは、永久電流モード（外部電源から電流を供給することなしにコイルに電流が流れ続ける動作モード）で動作させることはできない。[Problems to be solved by this disclosure]
In the superconducting magnet described in Patent Document 1, the superconducting wire is joined by soldering at the joint. High-temperature superconductors do not become superconducting joints when they are joined using solder. Therefore, the superconducting magnet described in Patent Document 1 cannot be operated in the permanent current mode (the operation mode in which the current continues to flow in the coil without supplying the current from the external power source).

低温超電導体は、ハンダにより超電導接合を行うことが可能である。しかしながら、ハンダは、臨界磁場強度（超電導状態を保つことのできる磁場強度の最大値）が低い（４．２ケルビンにおいて０．２テスラ未満である）。そのため、超電導マグネットを永久電流モードで動作させる際には、ジョイントが設けられる位置における磁場強度を下げる観点から、ジョイントとソレノイドコイルとの距離を大きくする必要がある。その結果、コイルを格納するクライオスタットが大型化することにより、超電導マグネットが大型化してしまう。例えば、非特許文献１に記載の超電導マグネットにおいて、ジョイントは、磁気シールドが設けられた上で、コイルに流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ未満となる位置に配置されている。なお、低温超電導体を含む超電導線材によって形成されたコイルでは、高い磁場強度を得ることが困難である。 The low temperature superconductor can be superconducted by soldering. However, solder has a low critical magnetic field strength (the maximum value of the magnetic field strength that can maintain the superconducting state) (less than 0.2 tesla at 4.2 Kelvin). Therefore, when operating the superconducting magnet in the permanent current mode, it is necessary to increase the distance between the joint and the solenoid coil from the viewpoint of reducing the magnetic field strength at the position where the joint is provided. As a result, the size of the cryostat that stores the coil becomes large, and the size of the superconducting magnet becomes large. For example, in the superconducting magnet described in Non-Patent Document 1, the joint is provided at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is less than 1.0 tesla on the magnetic shield. It is difficult to obtain a high magnetic field strength with a coil formed of a superconducting wire including a low-temperature superconductor.

本開示は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものである。より具体的には、本開示は、永久電流モードで動作可能であり、かつ小型化が可能な超電導マグネットを提供する。 The present disclosure has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art. More specifically, the present disclosure provides a superconducting magnet that can operate in a permanent current mode and can be miniaturized.

［本開示の効果］
本開示の一態様に係る超電導マグネットにおいては、コイルを流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上５．０テスラ以下となる位置に接合部を配置しても、接合部に超電導状態で電流が流れる。そのため、超電導マグネットを永久電流モードで動作させることが可能となる。接合部をコイルにより近い位置に配置することができると、クライオスタットを小型化できる。このように、本開示の一態様に係る超電導マグネットによると、超電導マグネットの永久電流モードでの動作が可能となるとともに超電導マグネットの小型化が可能となる。[Effect of this disclosure]
In the superconducting magnet according to one aspect of the present disclosure, even if the joint is arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less, the joint is in a superconducting state. Current flows. Therefore, the superconducting magnet can be operated in the permanent current mode. If the joint can be placed closer to the coil, the cryostat can be miniaturized. As described above, according to the superconducting magnet according to one aspect of the present disclosure, the superconducting magnet can be operated in the permanent current mode and the superconducting magnet can be miniaturized.

［本開示の実施形態の説明］
まず、本開示の実施態様を列記して説明する。[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.

（１）本開示の一態様に係る超電導マグネットは、第１部分と第２部分とを含む超電導層と、接合部とを有するコイルと、内部にコイルを格納するクライオスタットとを備えている。第１部分及び第２部分は、コイルの終端部に位置している。超電導層は、接合部において第１部分と第２部分とが超電導接合されることにより、閉ループを構成している。超電導層を構成する材料は、高温超電導体である。接合部には、７７ケルビンにおいて、１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れる。クライオスタットは、内部における温度が２．０ケルビン以上７７ケルビン以下となるように構成されている。上記（１）の超電導マグネットによると、永久電流モードでの動作が可能となるとともに、小型化が可能となる。 (1) The superconducting magnet according to one aspect of the present disclosure includes a superconducting layer including a first portion and a second portion, a coil having a joint portion, and a cryostat in which the coil is housed. The first part and the second part are located at the end of the coil. The superconducting layer constitutes a closed loop by superconducting the first portion and the second portion at the joint portion. The material constituting the superconducting layer is a high-temperature superconductor. At 77 Kelvin, a current flows through the joint in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied. The cryostat is configured so that the internal temperature is 2.0 Kelvin or more and 77 Kelvin or less. According to the superconducting magnet of (1) above, it is possible to operate in the permanent current mode and to reduce the size.

（２）上記（１）の超電導マグネットにおいて、接合部は、コイルに流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上５．０テスラ以下となる位置に配置されていてもよい。上記（２）の超電導マグネットによると、永久電流モードでの動作が可能となるとともに小型化が可能となる。 (2) In the superconducting magnet of (1) above, the junction may be arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less. According to the superconducting magnet of (2) above, it is possible to operate in the permanent current mode and to reduce the size.

（３）上記（１）の超電導マグネットは、接合部を覆うようにクライオスタットの内部に配置され、かつコイルを流れる電流により生じる磁場の強度を軽減する磁気シールドをさらに備えていてもよい。接合部は、コイルに流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に配置されていてもよい。上記（３）の超電導マグネットによると、永久電流モードでの動作が可能となるとともに小型化が可能となる。 (3) The superconducting magnet of (1) above may be arranged inside the cryostat so as to cover the joint portion, and may further include a magnetic shield that reduces the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil. The joint may be arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less. According to the superconducting magnet of (3) above, it is possible to operate in the permanent current mode and to reduce the size.

（４）上記（１）の超電導マグネットにおいて、接合部には、４．２ケルビンにおいて１．０テスラ以上１０テスラ以下の磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れる。クライオスタットは、内部における温度が２．０ケルビン以上４．２ケルビン以下となるように構成されていてもよい。接合部は、コイルに流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に配置されていてもよい。 (4) In the superconducting magnet of (1) above, when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 10 tesla or less is applied to the joint portion at 4.2 kelvin, a current flows in the superconducting state. The cryostat may be configured such that the internal temperature is 2.0 Kelvin or more and 4.2 Kelvin or less. The joint may be arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less.

上記（４）の超電導マグネットにおいては、コイルを流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に接合部を配置したとしても、超電導マグネットを永久電流モードで動作させることができる。そのため、上記（４）の超電導マグネットによると、さらなる小型化が可能となる。また、上記（４）の超電導マグネットによると、接合部における臨界電流の値が、クライオスタット内部の温度が７７ケルビンの場合と比較して大きく上昇する。そのため、上記（４）の超電導マグネットによると、コイルに流すことが可能な電流量を上昇させることができる。 In the superconducting magnet of (4) above, even if the junction is arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less, the superconducting magnet is operated in the permanent current mode. Can be done. Therefore, according to the superconducting magnet (4) described above, further miniaturization is possible. Further, according to the superconducting magnet of (4) above, the value of the critical current at the junction is greatly increased as compared with the case where the temperature inside the cryostat is 77 Kelvin. Therefore, according to the superconducting magnet of (4) above, the amount of current that can be passed through the coil can be increased.

（５）上記（１）の超電導マグネットにおいて、接合部には、５０ケルビンにおいて、１．０テスラ以上１０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れる。クライオスタットは、内部における温度が４．２ケルビンを超えて５０ケルビン以下となるように構成されていてもよい。接合部は、コイルを流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に配置されていてもよい。 (5) In the superconducting magnet of (1) above, a current flows through the joint portion in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 10 tesla or less is applied at 50 kelvin. The cryostat may be configured such that the internal temperature exceeds 4.2 Kelvin and is 50 Kelvin or less. The joint may be arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less.

上記（５）の超電導マグネットにおいては、コイルを流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に接合部を配置したとしても、超電導マグネットを永久電流モードで動作させることができる。そのため、上記（５）の超電導マグネットによると、さらなる小型化が可能となる。また、上記（５）の超電導マグネットにおいて、接合部に置ける臨界電流の値は、クライオスタット内部の温度が４．２ケルビンの場合と比較して大きく減少しないが、クライオスタット内部の温度が７７ケルビンの場合と比較して大きく上昇する。そのため、上記（５）の超電導マグネットによると、相対的に高い温度においてコイルに大きな電流を流すことが可能となる。 In the superconducting magnet of (5) above, even if the junction is arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less, the superconducting magnet is operated in the permanent current mode. Can be done. Therefore, according to the superconducting magnet of (5) above, further miniaturization is possible. Further, in the superconducting magnet of (5) above, the value of the critical current that can be placed at the junction does not decrease significantly as compared with the case where the temperature inside the cryostat is 4.2 Kelvin, but when the temperature inside the cryostat is 77 Kelvin. It rises significantly compared to. Therefore, according to the superconducting magnet of (5) above, it is possible to pass a large current through the coil at a relatively high temperature.

（６）上記（１）～上記（５）の超電導マグネットにおいて、コイルは、ソレノイドコイルであってもよい。接合部は、コイルのコイル長方向における端との距離が、コイル長の０．０３３倍以上０．３倍以下となる位置に配置されていてもよい。上記（６）の超電導マグネットによると、永久電流モードでの動作が可能となるとともに、小型化が可能となる。 (6) In the superconducting magnets (1) to (5) above, the coil may be a solenoid coil. The joint may be arranged at a position where the distance from the end of the coil in the coil length direction is 0.033 times or more and 0.3 times or less the coil length. According to the superconducting magnet (6) described above, it is possible to operate in the permanent current mode and to reduce the size.

（７）上記（３）～上記（５）の超電導マグネットにおいて、コイルは、ダブルパンケーキコイルであってもよい。接合部は、コイルの外周面との距離がコイル径の０．１２５倍以上０．７５倍以下となる位置に配置されていてもよい。上記（７）の超電導マグネットによると、永久電流モードでの動作が可能となるとともに、超電導マグネットの小型化が可能となる。 (7) In the superconducting magnets (3) to (5) above, the coil may be a double pancake coil. The joint portion may be arranged at a position where the distance from the outer peripheral surface of the coil is 0.125 times or more and 0.75 times or less the coil diameter. According to the superconducting magnet (7) described above, it is possible to operate in the permanent current mode and to reduce the size of the superconducting magnet.

（８）上記（１）～上記（７）の超電導マグネットにおいて、第１部分と第２部分との接合界面は、コイルに流れる電流により生じる磁場の方向と平行に配置されてもよい。上記（８）の超電導マグネットによると、接合部をよりコイルにより近い位置に配置することが可能となり、超電導マグネットをさらに小型化することが可能となる。 (8) In the superconducting magnets (1) to (7) above, the junction interface between the first portion and the second portion may be arranged parallel to the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the coil. According to the superconducting magnet of (8) above, the joint portion can be arranged at a position closer to the coil, and the superconducting magnet can be further miniaturized.

（９）上記（１）～上記（８）の超電導マグネットにおいては、高温超電導体は、ＲＥＢＣＯであってもよい。接合部は、第１部分と第２部分との間に配置され、かつ、高温超電導体により構成される接合層をさらに含んでいてもよい。上記（９）の超電導マグネットによると、超電導接合の信頼性を確保しながら、超電導マグネットの小型化が可能となる。 (9) In the superconducting magnets (1) to (8) above, the high-temperature superconductor may be REBCO. The junction may further include a junction layer that is disposed between the first and second portions and is composed of high temperature superconductors. According to the superconducting magnet of (9) above, the superconducting magnet can be miniaturized while ensuring the reliability of the superconducting junction.

（１０）上記（９）の超電導マグネットにおいて、接合層は、接合層の結晶方位が第１部分及び第２部分の結晶方位に沿うように配置されていてもよい。上記（１０）の超電導マグネットによると、超電導接合の信頼性を確保しながら、超電導マグネットの小型化が可能となる。 (10) In the superconducting magnet of (9) above, the bonding layer may be arranged so that the crystal orientation of the bonding layer is along the crystal orientation of the first portion and the second portion. According to the superconducting magnet (10) described above, the superconducting magnet can be miniaturized while ensuring the reliability of the superconducting junction.

次に、本開示の実施形態の詳細を、図面を参照して説明する。なお、各図中同一又は相当部分には同一符号を付している。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。 Next, the details of the embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The same or corresponding parts in each figure are designated by the same reference numerals. In addition, at least a part of the embodiments described below may be arbitrarily combined.

（第１実施形態）
以下に、第１実施形態に係る超電導マグネットの構成について説明する。(First Embodiment)
The configuration of the superconducting magnet according to the first embodiment will be described below.

図１は、第１実施形態に係る超電導マグネットの概略断面図である。なお、図１中においては、磁力線が実線矢印により示されている。さらに、図１中においては、等磁場線が一点鎖線により示されている。図１に示すように、第１実施形態に係る超電導マグネットは、コイル１と、クライオスタット２とを有している。コイル１は、クライオスタット２の内部に配置されている。クライオスタット２の内部は、冷却媒体によって冷却されている。これにより、クライオスタット２の内部に配置されているコイル１及び接合部１２が冷却されている。なお、冷却媒体は、例えば液体ヘリウム、液体窒素等である。クライオスタット２の内部は、別途取り付けられる冷凍機によって伝導冷却されていてもよい。この場合、クライオスタット２の内部に配置されているコイル１及び接合部１２も、伝導冷却されている。 FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a superconducting magnet according to the first embodiment. In FIG. 1, the lines of magnetic force are indicated by solid arrows. Further, in FIG. 1, the isomagnetic field line is shown by a alternate long and short dash line. As shown in FIG. 1, the superconducting magnet according to the first embodiment has a coil 1 and a cryostat 2. The coil 1 is arranged inside the cryostat 2. The inside of the cryostat 2 is cooled by a cooling medium. As a result, the coil 1 and the joint portion 12 arranged inside the cryostat 2 are cooled. The cooling medium is, for example, liquid helium, liquid nitrogen, or the like. The inside of the cryostat 2 may be conducted and cooled by a separately attached refrigerator. In this case, the coil 1 and the joint portion 12 arranged inside the cryostat 2 are also conduction-cooled.

クライオスタット２は、内部における温度が７７ケルビン（液体窒素温度）以下となるように構成されている。クライオスタット２は、好ましくは内部における温度が４．２ケルビンを超えて５０ケルビン以下となるように構成されている。クライオスタット２は、殊に好ましくは、内部における温度が４．２ケルビン（液体ヘリウム温度）以下である。なお、クライオスタット２は、内部における温度が２．０ケルビン以上となるように構成されている。 The cryostat 2 is configured so that the internal temperature is 77 Kelvin (liquid nitrogen temperature) or less. The cryostat 2 is preferably configured such that the internal temperature exceeds 4.2 Kelvin and is 50 Kelvin or less. The cryostat 2 has a particularly preferably internal temperature of 4.2 Kelvin (liquid helium temperature) or less. The cryostat 2 is configured so that the internal temperature is 2.0 Kelvin or higher.

コイル１は、例えば、ソレノイドコイルである。すなわち、コイル１は、超電導線材１１をコイル１の中心軸１ａ周りにらせん状に巻き回すことにより形成されている。中心軸１ａに沿う方向を、コイル１のコイル長方向という。コイル１は、コイル長方向に沿ってコイル長Ｌを有している。コイル１は、第１端１ｂと、第２端１ｃとを有している。第１端１ｂ及び第２端１ｃは、コイル１のコイル長方向における端である。第２端１ｃは、第１端１ｂの反対側の端である。コイル長Ｌは、第１端１ｂと第２端１ｃとの間の距離である。なお、コイル１の数は、複数であってもよい。コイル１の数が複数である場合、各々のコイル１は、同心円状に配列される。 The coil 1 is, for example, a solenoid coil. That is, the coil 1 is formed by spirally winding the superconducting wire 11 around the central axis 1a of the coil 1. The direction along the central axis 1a is called the coil length direction of the coil 1. The coil 1 has a coil length L along the coil length direction. The coil 1 has a first end 1b and a second end 1c. The first end 1b and the second end 1c are ends of the coil 1 in the coil length direction. The second end 1c is the opposite end of the first end 1b. The coil length L is the distance between the first end 1b and the second end 1c. The number of coils 1 may be plural. When the number of coils 1 is plural, each coil 1 is arranged concentrically.

図２は、超電導線材１１の長手方向に沿った断面における断面図である。図２に示すように、超電導線材１１は、基材１１ａと、中間層１１ｂと、超電導層１１ｃと、保護層１１ｄと、安定化層１１ｅとを有している。上記のとおり、コイル１は、超電導線材１１により形成されている。そのため、コイル１は、超電導層１１ｃを有している。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the superconducting wire 11 along the longitudinal direction. As shown in FIG. 2, the superconducting wire 11 has a base material 11a, an intermediate layer 11b, a superconducting layer 11c, a protective layer 11d, and a stabilizing layer 11e. As described above, the coil 1 is formed of the superconducting wire member 11. Therefore, the coil 1 has a superconducting layer 11c.

基材１１ａは、例えばステンレス鋼を含有する層、銅（Ｃｕ）を含有する層及びニッケル（Ｎｉ）を含有する層を積層したクラッド材により構成されている。但し、基材１１ａは、これに限られるものではない。基材１１ａは、例えばハステロイ（登録商標）により構成されていてもよい。 The base material 11a is composed of, for example, a clad material in which a layer containing stainless steel, a layer containing copper (Cu), and a layer containing nickel (Ni) are laminated. However, the base material 11a is not limited to this. The base material 11a may be composed of, for example, Hastelloy®.

中間層１１ｂは、基材１１ａ上に配置されている。中間層１１ｂは、基材１１ａと超電導層１１ｃと格子ミスマッチを低減するための層である。超電導層１１ｃを構成する材料に合わせて、中間層１１ｂを構成する材料は、適宜選択される。例えば、超電導層１１ｃを構成する材料が後述するＲＥＢＣＯである場合、中間層１１ｂには、例えば、酸化セリウム（ＣｅＯ２）が用いられる。中間層１１ｂは、一様な結晶配向性を有していることが好ましい。The intermediate layer 11b is arranged on the base material 11a. The intermediate layer 11b is a layer for reducing the lattice mismatch between the base material 11a and the superconducting layer 11c. The material constituting the intermediate layer 11b is appropriately selected according to the material constituting the superconducting layer 11c. For example, when the material constituting the superconducting layer 11c is REBCO described later, for example, cerium oxide (CeO 2 ) is used for the intermediate layer 11b. The intermediate layer 11b preferably has a uniform crystal orientation.

超電導層１１ｃは、高温超電導体により構成されている。なお、高温超電導体とは、超電導転移温度が液体窒素温度（７７ケルビン）以上となる材料をいう。超電導層１１ｃを構成する高温超電導体は、例えばＲＥＢＣＯである。ＲＥＢＣＯは、（ＲＥ）Ｂａ２Ｃｕ３Ｏｘ（なお、ＲＥは、例えばイットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）等の希土類元素）により示される材料である。なお、超電導層１１ｃを構成する材料は、これに限られるものではない。超電導層１１ｃを構成する材料は、例えばＢｉ２Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｘ（Ｂｉ－２２２３）であってもよい。The superconducting layer 11c is composed of a high-temperature superconductor. The high-temperature superconductor is a material having a superconducting transition temperature of liquid nitrogen temperature (77 Kelvin) or higher. The high-temperature superconductor constituting the superconducting layer 11c is, for example, REBCO. REBCO is a material represented by (RE) Ba 2 Cu 3 Ox (RE is a rare earth element such as yttrium (Y) and gadolinium (Gd)). The material constituting the superconducting layer 11c is not limited to this. The material constituting the superconducting layer 11c may be, for example, Bi 2 Sr 2 Ca 2 Cu 3 Ox (Bi- 2223 ).

超電導層１１ｃは、一様な結晶配向性を有していることが好ましい。具体的には、超電導層１１ｃを構成する材料のｃ軸が、中間層１１ｂから保護層１１ｄに向かう方向（超電導層１１ｃの厚さ方向）に沿っていることが好ましい。このことを別の観点からいえば、超電導層１１ｃを構成する材料のａｂ面が、超電導線材１１の長手方向及び幅方向と平行となっていることが好ましい。 The superconducting layer 11c preferably has a uniform crystal orientation. Specifically, it is preferable that the c-axis of the material constituting the superconducting layer 11c is along the direction from the intermediate layer 11b toward the protective layer 11d (the thickness direction of the superconducting layer 11c). From another point of view, it is preferable that the ab surface of the material constituting the superconducting layer 11c is parallel to the longitudinal direction and the width direction of the superconducting wire member 11.

保護層１１ｄは、超電導層１１ｃ上に配置されている。保護層１１ｄは、例えば銀（Ａｇ）等により構成されている。安定化層１１ｅは、保護層１１ｄ上に配置されている。安定化層１１ｅは、例えば、Ｃｕ等により構成されている。保護層１１ｄ及び安定化層１１ｅは、超電導層１１ｃにクエンチ（超電導状態から通常電導状態に移行する現象）が生じた際に、電流をバイパスさせるための層である。 The protective layer 11d is arranged on the superconducting layer 11c. The protective layer 11d is made of, for example, silver (Ag) or the like. The stabilizing layer 11e is arranged on the protective layer 11d. The stabilizing layer 11e is made of, for example, Cu or the like. The protective layer 11d and the stabilizing layer 11e are layers for bypassing a current when a quench (a phenomenon of transition from a superconducting state to a normal conducting state) occurs in the superconducting layer 11c.

図１に示すように、コイル１は、超電導線材１１が外部に引き出されている部分を有している。超電導線材１１が外部に引き出されている部分を、コイル１の終端部という。コイル１の終端部は、例えば第１端１ｂ側に位置している。すなわち、超電導線材１１は、第１端１ｂ側において、コイル１の外部に引き出されている。 As shown in FIG. 1, the coil 1 has a portion where the superconducting wire 11 is pulled out to the outside. The portion where the superconducting wire 11 is pulled out to the outside is called the terminal portion of the coil 1. The end portion of the coil 1 is located, for example, on the first end 1b side. That is, the superconducting wire 11 is drawn out of the coil 1 on the first end 1b side.

コイル１は、接合部１２を有している。コイル１の終端部に位置する超電導層１１ｃの部分を、第１部分１１ｃａ及び第２部分１１ｃｂという。なお、終端部に位置する超電導線材１１において、保護層１１ｄ及び安定化層１１ｅが除去されている。接合部１２は、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとを有している。 The coil 1 has a joint portion 12. The portions of the superconducting layer 11c located at the end of the coil 1 are referred to as a first portion 11ca and a second portion 11cc. In the superconducting wire 11 located at the terminal portion, the protective layer 11d and the stabilizing layer 11e are removed. The joint portion 12 has a first portion 11ca and a second portion 11cab.

図３は、接合部１２におけるコイル１の断面図である。図３に示すように、接合部１２においては、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとが超電導接合されている。ここで、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとが超電導接合されているとは、接合部１２を超電導転移温度以下に冷却した際に、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの間に超電導状態で電流が流れるように、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとが接合されていることをいう。 FIG. 3 is a cross-sectional view of the coil 1 at the joint portion 12. As shown in FIG. 3, in the joint portion 12, the first portion 11ca and the second portion 11cc are superconductingly bonded. Here, the fact that the first portion 11ca and the second portion 11cab are superconductingly joined means that when the joining portion 12 is cooled to the superconducting transition temperature or lower, the superconducting portion 11ca and the second portion 11cc are superconducted. It means that the first portion 11ca and the second portion 11cc are joined so that a current flows in the state.

接合部１２において第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとが超電導接合されることにより、コイル１の超電導層１１ｃは、閉ループを形成している。すなわち、コイル１の超電導層１１ｃは、終端部から始まり終端部に戻るまで経路上において、連続的につながっている。 The superconducting layer 11c of the coil 1 forms a closed loop by superconducting the first portion 11ca and the second portion 11cc at the joining portion 12. That is, the superconducting layer 11c of the coil 1 is continuously connected on the path from the terminal portion to the terminal portion.

接合部１２は、接合層１２ａを有していてもよい。接合層１２ａは、高温超電導体により構成されている。好ましくは、接合層１２ａは、超電導層１１ｃを構成する高温超電導体と同一の材料により構成されている。接合層１２ａは、接合層１２ａの結晶方位が、第１部分１１ｃａ及び第２部分１１ｃｂの結晶方位に沿うように配置されていることが好ましい。より具体的には、接合層１２ａは、接合層１２ａのｃ軸が、第１部分１１ｃａ及び第２部分１１ｃｂのｃ軸に沿うように配置されていることが好ましい。 The joint portion 12 may have a joint layer 12a. The bonding layer 12a is composed of a high-temperature superconductor. Preferably, the bonding layer 12a is made of the same material as the high-temperature superconductor constituting the superconducting layer 11c. It is preferable that the bonding layer 12a is arranged so that the crystal orientation of the bonding layer 12a is along the crystal orientation of the first portion 11ca and the second portion 11cc. More specifically, in the bonding layer 12a, it is preferable that the c-axis of the bonding layer 12a is arranged along the c-axis of the first portion 11ca and the second portion 11cc.

接合層１２ａを用いた場合の第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの超電導接合は、第１工程Ｓ１と、第２工程Ｓ２とを有している。図４は、第１工程Ｓ１における接合部１２の模式的な断面図である。図４に示すように、第１工程Ｓ１においては、第１部分１１ｃａ及び第２部分１１ｃｂの少なくとも一方の上に、微結晶膜１２ｂが形成される。微結晶膜１２ｂは、接合層１２ａに用いられる高温超電導体の微細な結晶を含む膜である。 The superconducting bonding between the first portion 11ca and the second portion 11cc when the bonding layer 12a is used has a first step S1 and a second step S2. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the joint portion 12 in the first step S1. As shown in FIG. 4, in the first step S1, the microcrystal film 12b is formed on at least one of the first portion 11ca and the second portion 11cc. The microcrystal film 12b is a film containing fine crystals of the high-temperature superconductor used for the bonding layer 12a.

微結晶膜１２ｂの形成においては、第１に、第１部分１１ｃａ及び第２部分１１ｃｂの少なくとも一方の上に、接合層１２ａに用いられる高温超電導体を構成する元素の有機化合物が塗布される。第２に、この有機化合物の塗膜に対する熱処理が行われる。これにより、この有機化合物の塗膜が接合層１２ａに用いられる高温超電導体の前駆体となる（以下においては、この前駆体を含む膜を、仮焼膜という）。この前駆体は、接合層１２ａに用いられる高温超電導体を構成する元素の炭化物を含んでいる。なお、この熱処理は、この有機化合物の分解温度以上接合層１２ａに用いられる高温超電導体の生成温度未満の処理温度において行われる。第３に、仮焼膜に対する熱処理が行われる。これにより、仮焼膜に含まれる炭化物が分解して接合層１２ａに用いられる高温超電導体となり、微結晶膜１２ｂとなる。なお、仮焼膜に対する熱処理は、１パーセント以上の酸素濃度の雰囲気下において行われる。 In the formation of the microcrystal film 12b, first, an organic compound of an element constituting the high-temperature superconductor used for the bonding layer 12a is applied on at least one of the first portion 11ca and the second portion 11cc. Second, a heat treatment is performed on the coating film of this organic compound. As a result, the coating film of this organic compound becomes a precursor of the high-temperature superconductor used for the bonding layer 12a (hereinafter, the film containing this precursor is referred to as a calcined film). This precursor contains carbides of the elements that make up the high-temperature superconductor used in the bonding layer 12a. This heat treatment is performed at a treatment temperature equal to or higher than the decomposition temperature of the organic compound and lower than the formation temperature of the high-temperature superconductor used for the bonding layer 12a. Third, heat treatment is performed on the calcination film. As a result, the carbides contained in the calcined film are decomposed to become a high-temperature superconductor used for the bonding layer 12a, and become a microcrystal film 12b. The heat treatment for the calcination film is performed in an atmosphere having an oxygen concentration of 1% or more.

図５は、第２工程Ｓ２における接合部１２の模式的な断面図である。第２工程Ｓ２においては、図５に示すように、第１部分１１ｃａは、微結晶膜１２ｂを挟んで第２部分１１ｃｂと対向するように配置される。第２工程Ｓ２においては、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの間に、圧力が印加される。この圧力の印加に際して、加熱も行われる。その結果、微結晶膜１２ｂに含まれる高温超電導体の微細な結晶が、第１部分１１ｃａ及び第２部分１１ｃｂの結晶方位に沿ってエピタキシャル成長し、接合層１２ａとなる。第２工程Ｓ２が行われた後、酸素を含有する雰囲気下で熱処理が行われ、接合層１２ａに酸素が導入される。以上により、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの間の超電導接合が達成される。 FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the joint portion 12 in the second step S2. In the second step S2, as shown in FIG. 5, the first portion 11ca is arranged so as to face the second portion 11cc with the microcrystal film 12b interposed therebetween. In the second step S2, a pressure is applied between the first portion 11ca and the second portion 11cc. When this pressure is applied, heating is also performed. As a result, the fine crystals of the high-temperature superconductor contained in the microcrystal film 12b grow epitaxially along the crystal orientations of the first portion 11ca and the second portion 11cc to form the bonding layer 12a. After the second step S2 is performed, heat treatment is performed in an atmosphere containing oxygen, and oxygen is introduced into the bonding layer 12a. As a result, superconducting bonding between the first portion 11ca and the second portion 11cab is achieved.

図６は、接合部１２に印加される磁場と接合部１２を流れる臨界電流との関係を示すグラフである。なお、図６に示される試験においては、接合部１２は接合層１２ａを有しており、接合部１２には第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に平行な磁場が印加されている。図６中の縦軸は、７７ケルビンにおいて磁場が印加されていない場合に接合部１２に流れる臨界電流に対する比率である。図６中の横軸は、接合部１２に印加される磁場の強度（単位：テスラ）である。 FIG. 6 is a graph showing the relationship between the magnetic field applied to the joint portion 12 and the critical current flowing through the joint portion 12. In the test shown in FIG. 6, the joint portion 12 has a joint layer 12a, and a magnetic field parallel to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11 bb is applied to the joint portion 12. There is. The vertical axis in FIG. 6 is the ratio to the critical current flowing through the junction 12 when no magnetic field is applied at 77 Kelvin. The horizontal axis in FIG. 6 is the strength (unit: tesla) of the magnetic field applied to the joint portion 12.

図６に示すように、接合部１２には、７７ケルビンにおいて、１．０テスラの磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れている。すなわち、接合部１２の７７ケルビンにおける臨界磁場強度は、１．０テスラ以上である。接合部１２には、７７ケルビンにおいて、５．０テスラの磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れている。すなわち、接合部１２の７７ケルビンにおける臨界磁場強度は、５．０テスラ以上である。このことを別の観点からいえば、接合部１２には、７７ケルビンにおいて１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れる。 As shown in FIG. 6, a current flows through the joint portion 12 in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 Tesla is applied at 77 Kelvin. That is, the critical magnetic field strength at 77 Kelvin of the joint portion 12 is 1.0 tesla or more. A current flows through the joint 12 in a superconducting state when a magnetic field of 5.0 Tesla is applied at 77 Kelvin. That is, the critical magnetic field strength at 77 Kelvin of the junction 12 is 5.0 tesla or more. From another point of view, when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied to the joint portion 12 at 77 Kelvin, a current flows in a superconducting state.

接合部１２には、４．２ケルビンにおいて１．０テスラの磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れている。すなわち、接合部１２の４．２ケルビンにおける臨界磁場強度は、１．０テスラ以上である。接合部１２には、４．２ケルビンおいて１０テスラの磁場が印加された際、超電導状態で電流が流れている。すなわち、接合部１２の４．２ケルビンにおける臨界磁場強度は、１０テスラ以上である。このことを別の観点からいえば、接合部１２には、４．２ケルビンにおいて１．０テスラ以上１０テスラ以下の磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れる。 When a magnetic field of 1.0 Tesla is applied to the joint portion 12 at 4.2 Kelvin, a current flows in a superconducting state. That is, the critical magnetic field strength at 4.2 Kelvin of the joint portion 12 is 1.0 tesla or more. When a magnetic field of 10 Tesla is applied to the joint portion 12 at 4.2 Kelvin, a current flows in a superconducting state. That is, the critical magnetic field strength at 4.2 Kelvin of the joint portion 12 is 10 tesla or more. From another point of view, when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 10 tesla or less is applied to the joint portion 12 at 4.2 Kelvin, a current flows in a superconducting state.

磁場が印加されていない状態において、４．２ケルビンにおいて接合部１２に流れる臨界電流（超電導状態で流すことができる電流の最大値）は、７７ケルビンにおいて接合部１２を流れる臨界電流の約６．４倍となっている。 In the state where no magnetic field is applied, the critical current flowing through the junction 12 at 4.2 Kelvin (the maximum value of the current that can be passed in the superconducting state) is about 6. It is quadrupled.

接合部１２には、５０ケルビンにおいて１．０テスラの磁場が印加された際、超電導状態で電流が流れている。すなわち、接合部１２の５０ケルビンにおける臨界磁場強度は、１．０テスラ以上である。接合部１２には、５０ケルビンにおいて１０テスラの磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れている。すなわち、接合部１２の５０ケルビンにおける臨界磁場強度は、１０テスラ以上である。別の観点からいえば、接合部１２には、５０ケルビンにおいて１．０テスラ以上１０テスラ以下の磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れる。 When a magnetic field of 1.0 Tesla is applied to the joint portion 12 at 50 Kelvin, a current flows in a superconducting state. That is, the critical magnetic field strength at 50 Kelvin of the joint portion 12 is 1.0 tesla or more. A current flows through the joint 12 in a superconducting state when a magnetic field of 10 Tesla is applied at 50 Kelvin. That is, the critical magnetic field strength at 50 Kelvin of the joint portion 12 is 10 tesla or more. From another point of view, when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 10 tesla or less is applied to the joint portion 12 at 50 Kelvin, a current flows in a superconducting state.

磁場が印加されていない状態において、５０ケルビンにおいて接合部１２に流れる臨界電流は、４．２ケルビンにおいて接合部１２に流れる臨界電流の約０．５倍となり、７７ケルビンにおいて接合部１２に流れる臨界電流の約３．３倍となっている。５．０テスラの磁場が印加されている状態において、５０ケルビンにおいて接合部１２に流れる臨界電流は、４．２ケルビンにおいて接合部１２に流れる臨界電流の約０．４倍となり、７７ケルビンにおいて接合部１２に流れる臨界電流の約５倍となっている。 When no magnetic field is applied, the critical current flowing through the junction 12 at 50 Kelvin is approximately 0.5 times the critical current flowing through the junction 12 at 4.2 Kelvin, and the critical current flowing through the junction 12 at 77 Kelvin. It is about 3.3 times the current. When a magnetic field of 5.0 Tesla is applied, the critical current flowing through the junction 12 at 50 Kelvin is approximately 0.4 times the critical current flowing through the junction 12 at 4.2 Kelvin, and the junction at 77 Kelvin. It is about 5 times the critical current flowing through the unit 12.

図７は、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に平行な磁場が印加された場合及び第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に垂直な磁場が印加された場合における接合部１２の臨界電流を示すグラフである。図７中の縦軸は、７７ケルビンにおいて磁場が印加されていない場合に接合部１２に流れる臨界電流に対する比率である。図７中の横軸は、接合部１２に印加される磁場の強度（単位：テスラ）である。なお、図７に示される試験においては、接合部１２は接合層１２ａを有している。図７に示すように、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に平行な磁場が印加された場合、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に垂直な磁場が印加された場合と比較して、接合部１２の臨界電流が大きくなる。このことを別の観点からいえば、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に平行な磁場が印加された場合、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面に垂直な磁場が印加された場合と比較して、接合部１２の臨界磁場強度が高くなる。 FIG. 7 shows a case where a magnetic field parallel to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cab is applied and a magnetic field perpendicular to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cc is applied. It is a graph which shows the critical current of a junction part 12. The vertical axis in FIG. 7 is the ratio to the critical current flowing through the junction 12 when no magnetic field is applied at 77 Kelvin. The horizontal axis in FIG. 7 is the strength (unit: tesla) of the magnetic field applied to the joint portion 12. In the test shown in FIG. 7, the joint portion 12 has a joint layer 12a. As shown in FIG. 7, when a magnetic field parallel to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cc is applied, a magnetic field perpendicular to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cc is applied. The critical current of the joint portion 12 becomes larger than that of the case where the joint portion 12 is used. From another point of view, when a magnetic field parallel to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cc is applied, a magnetic field perpendicular to the junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cc. The critical magnetic field strength of the joint portion 12 is higher than that in the case where is applied.

図１に示すように、接合部１２は、好ましくは、クライオスタット２内部の温度における接合部１２の臨界磁場強度がコイル１を流れる電流により生じる磁場の強度よりも高くなる位置に配置される。より具体的には、接合部１２は、コイル１を流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上５．０テスラ以下となる位置に配置される。接合部１２は、さらに好ましくは、コイル１を流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に配置される。 As shown in FIG. 1, the junction 12 is preferably arranged at a position where the critical magnetic field strength of the junction 12 at the temperature inside the cryostat 2 is higher than the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1. More specifically, the joint portion 12 is arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less. The joint portion 12 is more preferably arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less.

接合部１２は、好ましくは、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面がコイル１を流れる電流により生じる磁場の方向と平行となるように配置される。なお、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面がコイル１を流れる電流により生じる磁場の方向と平行であるとは、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面とコイル１を流れる電流により生じる磁場の方向とがなす角度が、±５°の範囲内にあることをいう。 The joint portion 12 is preferably arranged so that the joint interface between the first portion 11ca and the second portion 11 cab is parallel to the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1. The junction interface between the first portion 11ca and the second portion 11cc is parallel to the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1. It means that the angle formed by the direction of the magnetic field generated by the flowing current is within the range of ± 5 °.

より具体的には、接合部１２は、好ましくは、平面視において（中心軸１ａに平行な方向から見て）接合部１２は、コイル１の内側に配置されている。好ましくは、接合部１２は、第１端１ｂとの距離が、コイル長Ｌの０．０３３倍以上０．３倍以下となる位置に配置される。さらに好ましくは、接合部１２は、第１端１ｂとの距離がコイル長Ｌの０．０３３倍以上０．１７倍以下となる位置に配置される。なお、コイル１を流れる電流により生じる磁場の中心強度が２１．６テスラである場合、コイル１の平面視における内側であって、かつ第１端１ｂとの距離がコイル長Ｌの０．０３３倍以上０．３倍以下となる位置において、コイル１を流れる電流により生じる磁場の強度は、１．０テスラ以上１０テスラ以下となる。 More specifically, the joint portion 12 is preferably arranged inside the coil 1 in a plan view (viewed from a direction parallel to the central axis 1a). Preferably, the joint portion 12 is arranged at a position where the distance from the first end 1b is 0.033 times or more and 0.3 times or less the coil length L. More preferably, the joint portion 12 is arranged at a position where the distance from the first end 1b is 0.033 times or more and 0.17 times or less the coil length L. When the central strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is 21.6 tesla, it is inside the coil 1 in a plan view and the distance from the first end 1b is 0.033 times the coil length L. At a position of 0.3 times or more, the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less.

図１に示すように、第１実施形態に係る超電導マグネットは、磁気シールド３をさらに有していてもよい。磁気シールド３は、クライオスタット２の内部において、接合部１２を覆うように配置される。上記のとおり、接合部１２には、コイル１を流れる電流により生じる磁場が加わる。磁気シールド３は、この磁場を軽減する。磁気シールド３には、例えば超電導線材により構成されるコイルが用いられる。磁気シールド３が設けられる場合、接合部１２は、クライオスタット２内部における接合部１２の臨界磁場強度よりもコイル１を流れる電流により生じる磁場の方が大きくなる位置に配置されてもよい。 As shown in FIG. 1, the superconducting magnet according to the first embodiment may further have a magnetic shield 3. The magnetic shield 3 is arranged inside the cryostat 2 so as to cover the joint portion 12. As described above, a magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is applied to the joint portion 12. The magnetic shield 3 reduces this magnetic field. For the magnetic shield 3, for example, a coil made of a superconducting wire is used. When the magnetic shield 3 is provided, the joint portion 12 may be arranged at a position where the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is larger than the critical magnetic field strength of the joint portion 12 inside the cryostat 2.

以下に、第１実施形態に係る超電導マグネットの効果について説明する。
上記のとおり、接合部１２には、７７ケルビンにおいて１．０テスラ以上５．０テスラ以上の磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れる。また、第１実施形態に係る超電導マグネットにおいては、クライオスタット２内部の温度が７７ケルビン以下である。そのため、第１実施形態に係る超電導マグネットにおいては、接合部１２を、コイル１を流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上５．０テスラ以下となる位置に配置することができる。接合部１２を配置する位置をコイル１に近づけることにより、クライオスタット２を小型化することができる。このように、第１実施形態に係る超電導マグネットによると、永久電流モードで動作させつつ、超電導マグネットを小型することができる。The effect of the superconducting magnet according to the first embodiment will be described below.
As described above, when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or more is applied to the joint portion 12 at 77 Kelvin, a current flows in a superconducting state. Further, in the superconducting magnet according to the first embodiment, the temperature inside the cryostat 2 is 77 Kelvin or less. Therefore, in the superconducting magnet according to the first embodiment, the joint portion 12 can be arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less. By moving the position where the joint portion 12 is arranged closer to the coil 1, the cryostat 2 can be miniaturized. As described above, according to the superconducting magnet according to the first embodiment, the superconducting magnet can be miniaturized while operating in the permanent current mode.

第１実施形態に係る超電導マグネットにおいて、クライオスタット２内部の温度が２．０ケルビン以上４．２ケルビン以下であり、かつ４．２ケルビンにおいて１．０テスラ以上１０テスラ以上の磁場が印加された際に接合部１２に超電導状態で電流が流れる場合には、コイル１を流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に、接合部１２を配置することができる。そのため、この場合には、超電導マグネットをさらに小型することができる。また、この場合には、接合部１２における臨界電流の値が、クライオスタット２内部の温度が７７ケルビンの場合と比較して、６倍以上となる。そのため、この場合には、コイル１に流せる電流量を増加させることができる。 In the superconducting magnet according to the first embodiment, when the temperature inside the cryostat 2 is 2.0 kelvin or more and 4.2 kelvin or less, and a magnetic field of 1.0 tesla or more and 10 tesla or more is applied in 4.2 kelvin. When a current flows through the joint portion 12 in a superconducting state, the joint portion 12 can be arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less. Therefore, in this case, the superconducting magnet can be further miniaturized. Further, in this case, the value of the critical current at the joint portion 12 becomes 6 times or more as compared with the case where the temperature inside the cryostat 2 is 77 Kelvin. Therefore, in this case, the amount of current that can be passed through the coil 1 can be increased.

第１実施形態に係る超電導マグネットにおいて、クライオスタット２内部の温度が４．２ケルビンを超えて５０ケルビン以下であり、かつ５０ケルビンにおいて１．０テスラ以上１０テスラ以上の磁場が印加された際に接合部１２に超電導状態で電流が流れる場合には、コイル１を流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に、接合部１２を配置することができる。そのため、この場合には、超電導マグネットをさらに小型することができる。さらに、この場合には、接合部１２における臨界電流の値は、クライオスタット２内部の温度が４．２ケルビンである場合と比較して大きく低下しないが、クライオスタット２の内部の温度が７７ケルビンである場合と比較して大きく上昇する。そのため、この場合には、コイル１に流せる電流量を増加させつつ、相対的に高い温度での動作が可能となる。 In the superconducting magnet according to the first embodiment, when the temperature inside the cryostat 2 exceeds 4.2 kelvin and is 50 kelvin or less, and a magnetic field of 1.0 tesla or more and 10 tesla or more is applied at 50 kelvin, it is joined. When a current flows through the portion 12 in a superconducting state, the junction portion 12 can be arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less. Therefore, in this case, the superconducting magnet can be further miniaturized. Further, in this case, the value of the critical current at the junction 12 does not decrease significantly as compared with the case where the temperature inside the cryostat 2 is 4.2 Kelvin, but the temperature inside the cryostat 2 is 77 Kelvin. It rises significantly compared to the case. Therefore, in this case, it is possible to operate at a relatively high temperature while increasing the amount of current that can be passed through the coil 1.

第１実施形態に係る超電導マグネットにおいて、接合部１２が、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとの接合界面とコイル１を流れる電流により生じる磁場の方向とが平行となるように配置される場合、接合部１２における実質的な臨界磁場強度が上昇する。そのため、この場合には、より磁場強度が高い位置に接合部１２を配置することができ、超電導マグネットをさらに小型化することができる。 In the superconducting magnet according to the first embodiment, when the joint portion 12 is arranged so that the joint interface between the first portion 11ca and the second portion 11cc and the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 are parallel to each other. , The substantial critical magnetic field strength at the junction 12 is increased. Therefore, in this case, the joint portion 12 can be arranged at a position where the magnetic field strength is higher, and the superconducting magnet can be further miniaturized.

第１実施形態に係る超電導マグネットが、接合層１２ａをさらに有している場合、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとが直接接合されている場合と比較して、接合部１２の信頼性を向上させることができる。本発明者らが新たに見出した知見によると、接合部１２が接合層１２ａを有している場合、接合部１２における信頼性が改善するのみならず、接合部１２における臨界磁場強度及び臨界電流が改善される。 When the superconducting magnet according to the first embodiment further has a bonding layer 12a, the reliability of the bonding portion 12 is improved as compared with the case where the first portion 11ca and the second portion 11cc are directly bonded. Can be improved. According to the newly discovered findings by the present inventors, when the joint portion 12 has the joint layer 12a, not only the reliability of the joint portion 12 is improved, but also the critical magnetic field strength and the critical current in the joint portion 12 are improved. Is improved.

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係る超電導マグネットについて説明する。なお、以下においては、第１実施形態に係る超電導マグネットと異なる点について主に説明し、重複する説明は繰り返さない。(Second Embodiment)
The superconducting magnet according to the second embodiment will be described below. In the following, the differences from the superconducting magnet according to the first embodiment will be mainly described, and the duplicated description will not be repeated.

第２実施形態に係る超電導マグネットは、コイル１と、クライオスタット２とを有している。コイル１は、超電導層１１ｃと、接合部１２を有している。超電導層１１ｃは、終端部において、第１部分１１ｃａと、第２部分１１ｃｂとを有している。接合部１２において、第１部分１１ｃａと第２部分１１ｃｂとは、超電導接合されている。 The superconducting magnet according to the second embodiment has a coil 1 and a cryostat 2. The coil 1 has a superconducting layer 11c and a joint portion 12. The superconducting layer 11c has a first portion 11ca and a second portion 11cc at the terminal portion. In the joint portion 12, the first portion 11ca and the second portion 11bb are superconductingly joined.

接合部１２には、７７ケルビンにおいて１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れる。接合部１２には、４．２ケルビンにおいて１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れることが好ましい。また、接合部１２には、５０ケルビンにおいて１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に、超電導状態で電流が流れることが好ましい。 When a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied to the joint portion 12 at 77 Kelvin, a current flows in a superconducting state. When a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied to the joint portion 12 at 4.2 Kelvin, it is preferable that a current flows in a superconducting state. Further, when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied to the joint portion 12 at 50 Kelvin, it is preferable that a current flows in a superconducting state.

クライオスタット２の内部における温度は、２．０ケルビン以上７７ケルビン以下である。クライオスタット２内部における温度は、２．０ケルビン以上４．２ケルビン以下であることが好ましい。クライオスタット２内部における温度は、４．２ケルビンを超えて５０ケルビン以下であることが好ましい。これらの点において、第２実施形態に係る超電導マグネットは、第１実施形態に係る超電導マグネットと共通している。 The temperature inside the cryostat 2 is 2.0 Kelvin or more and 77 Kelvin or less. The temperature inside the cryostat 2 is preferably 2.0 Kelvin or more and 4.2 Kelvin or less. The temperature inside the cryostat 2 is preferably more than 4.2 Kelvin and 50 Kelvin or less. In these respects, the superconducting magnet according to the second embodiment is common to the superconducting magnet according to the first embodiment.

図８は、第２実施形態に係る超電導マグネットの概略断面図である。第２実施形態に係る超電導マグネットは、図８に示すように、コイル１がダブルパンケーキコイルである。この点において、第２実施形態に係る超電導マグネットは、第１実施形態に係る超電導マグネットと異なっている。 FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the superconducting magnet according to the second embodiment. As shown in FIG. 8, in the superconducting magnet according to the second embodiment, the coil 1 is a double pancake coil. In this respect, the superconducting magnet according to the second embodiment is different from the superconducting magnet according to the first embodiment.

コイル１は、中心軸１ａ周りに超電導線材１１を同心円状に巻き回すことにより形成されている。コイル１は、中心軸１ａ周りに外周面１ｄを有している。超電導線材１１は、外周面１ｄ側において、コイル１の外部に引き出されている。すなわち、コイル１の終端部は、外周面１ｄ側に位置している。コイル１は、コイル径Ｒを有している。コイル径Ｒは、中心軸１ａと外周面１ｄとの距離である。 The coil 1 is formed by winding the superconducting wire 11 concentrically around the central axis 1a. The coil 1 has an outer peripheral surface 1d around the central axis 1a. The superconducting wire 11 is drawn out of the coil 1 on the outer peripheral surface 1d side. That is, the end portion of the coil 1 is located on the outer peripheral surface 1d side. The coil 1 has a coil diameter R. The coil diameter R is the distance between the central axis 1a and the outer peripheral surface 1d.

接合部１２は、外周面１ｄとの距離が、コイル径Ｒの０．１２５倍以上０．７５倍以下となる位置に配置される。接合部１２は、外周面１ｄとの距離が、コイル径Ｒの０．０１２５倍以上０．３７５倍以下となる位置に配置されていてもよい。なお、コイル１を流れる電流により生じる磁場の中心強度が２１．６テスラである場合、外周面１ｄとの距離がコイル径Ｒの０．１２５倍以上０．７５倍以下となる位置において、コイル１を流れる電流により生じる磁場の強度は、１．０テスラ以上１０テスラ以下となる。 The joint portion 12 is arranged at a position where the distance from the outer peripheral surface 1d is 0.125 times or more and 0.75 times or less the coil diameter R. The joint portion 12 may be arranged at a position where the distance from the outer peripheral surface 1d is 0.0125 times or more and 0.375 times or less of the coil diameter R. When the central strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil 1 is 21.6 tesla, the coil 1 is located at a position where the distance from the outer peripheral surface 1d is 0.125 times or more and 0.75 times or less the coil diameter R. The strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less.

第２実施形態に係る超電導マグネットにおいては、クライオスタット２の内部の温度が７７ケルビン以下であり、かつ７７ケルビンにおいて１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に、接合部１２に超電導状態で電流が流れる。上記のとおり、外周面１ｄとの距離がコイル径Ｒの０．１２５倍以上０．７５倍以下となる位置においては、コイル１を流れる電流による磁場の強度が、１．０テスラ以上１０テスラ以下となる。そのため、第２実施形態に係る超電導マグネットによると、永久電流モードで動作させつつ超電導マグネットを小型化することができる。 In the superconducting magnet according to the second embodiment, when the temperature inside the cryostat 2 is 77 kelvin or less and a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied to 77 kelvin, the joint portion 12 Current flows in a superconducting state. As described above, at the position where the distance from the outer peripheral surface 1d is 0.125 times or more and 0.75 times or less of the coil diameter R, the strength of the magnetic field due to the current flowing through the coil 1 is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less. Will be. Therefore, according to the superconducting magnet according to the second embodiment, the superconducting magnet can be miniaturized while operating in the permanent current mode.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した実施の形態ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 The embodiments disclosed this time should be considered to be exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present disclosure is shown by the scope of claims rather than the embodiments described above, and is intended to include the meaning equivalent to the scope of claims and all modifications within the scope.

１ コイル、１ａ 中心軸、１ｂ 第１端、１ｃ 第２端、１ｄ 外周面、２ クライオスタット、１１ 超電導線材、１１ａ 基材、１１ｂ 中間層、１１ｃ 超電導層、１１ｃａ 第１部分、１１ｃｂ 第２部分、１１ｄ 保護層、１１ｅ 安定化層、１２ 接合部、１２ａ 接合層、１２ｂ 微結晶膜、Ｌ コイル長、Ｒ コイル径、Ｓ１ 第１工程、Ｓ２ 第２工程。 1 coil, 1a central axis, 1b first end, 1c second end, 1d outer peripheral surface, 2 cryostat, 11 superconducting wire, 11a base material, 11b intermediate layer, 11c superconducting layer, 11ca first part, 11cc second part, 11d protective layer, 11e stabilizing layer, 12 junction, 12a junction layer, 12b microcrystal film, L coil length, R coil diameter, S1 first step, S2 second step.

Claims (9)

第１部分と第２部分とを有する超電導層と、接合部とを有するコイルと、
前記コイルが内部に格納されるクライオスタットとを備え、
前記第１部分及び前記第２部分は、前記コイルの終端部に位置し、
前記超電導層は、前記接合部において前記第１部分と前記第２部分とが超電導接合されることにより閉ループを構成し、
前記超電導層を構成する材料は、高温超電導体であり、
前記接合部には、７７ケルビンにおいて、１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れ、
前記クライオスタットは、前記内部における温度が２．０ケルビン以上７７ケルビン以下となるように構成され、
前記接合部は、前記コイルを流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上５．０テスラ以下となる位置に配置される、超電導マグネット。 A superconducting layer having a first portion and a second portion, a coil having a joint portion, and the like.
It is equipped with a cryostat in which the coil is stored.
The first part and the second part are located at the end of the coil and are located at the end of the coil.
The superconducting layer constitutes a closed loop by superconducting the first portion and the second portion at the joint portion.
The material constituting the superconducting layer is a high-temperature superconductor.
At 77 Kelvin, a current flows through the joint in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied.
The cryostat is configured so that the internal temperature is 2.0 Kelvin or more and 77 Kelvin or less.
The joint is a superconducting magnet arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less. 第１部分と第２部分とを有する超電導層と、接合部とを有するコイルと、
前記コイルが内部に格納されるクライオスタットとを備え、
前記第１部分及び前記第２部分は、前記コイルの終端部に位置し、
前記超電導層は、前記接合部において前記第１部分と前記第２部分とが超電導接合されることにより閉ループを構成し、
前記超電導層を構成する材料は、高温超電導体であり、
前記接合部には、７７ケルビンにおいて、１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れ、
前記クライオスタットは、前記内部における温度が２．０ケルビン以上７７ケルビン以下となるように構成され、
前記接合部を覆うように前記クライオスタットの内部に配置され、かつ、前記コイルを流れる電流により生じる磁場の強度を軽減する磁気シールドをさらに備え、
前記接合部は、前記コイルを流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に配置される、超電導マグネット。 A superconducting layer having a first portion and a second portion, a coil having a joint portion, and the like.
It is equipped with a cryostat in which the coil is stored.
The first part and the second part are located at the end of the coil and are located at the end of the coil.
The superconducting layer constitutes a closed loop by superconducting the first portion and the second portion at the joint portion.
The material constituting the superconducting layer is a high-temperature superconductor.
At 77 Kelvin, a current flows through the joint in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied.
The cryostat is configured so that the internal temperature is 2.0 Kelvin or more and 77 Kelvin or less.
Further provided with a magnetic shield located inside the cryostat to cover the junction and to reduce the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil.
The joint is a superconducting magnet arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less. 第１部分と第２部分とを有する超電導層と、接合部とを有するコイルと、
前記コイルが内部に格納されるクライオスタットとを備え、
前記第１部分及び前記第２部分は、前記コイルの終端部に位置し、
前記超電導層は、前記接合部において前記第１部分と前記第２部分とが超電導接合されることにより閉ループを構成し、
前記超電導層を構成する材料は、高温超電導体であり、
前記接合部には、７７ケルビンにおいて、１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れ、
前記クライオスタットは、前記内部における温度が２．０ケルビン以上７７ケルビン以下となるように構成され、
前記接合部には、４．２ケルビンにおいて、１．０テスラ以上１０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れ、
前記クライオスタットは、前記内部における温度が２．０ケルビン以上４．２ケルビン以下となるように構成され、
前記接合部は、前記コイルを流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に配置される、超電導マグネット。 A superconducting layer having a first portion and a second portion, a coil having a joint portion, and the like.
It is equipped with a cryostat in which the coil is stored.
The first part and the second part are located at the end of the coil and are located at the end of the coil.
The superconducting layer constitutes a closed loop by superconducting the first portion and the second portion at the joint portion.
The material constituting the superconducting layer is a high-temperature superconductor.
At 77 Kelvin, a current flows through the joint in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied.
The cryostat is configured so that the internal temperature is 2.0 Kelvin or more and 77 Kelvin or less.
At 4.2 Kelvin, a current flows through the joint in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 10 tesla or less is applied.
The cryostat is configured so that the internal temperature is 2.0 Kelvin or more and 4.2 Kelvin or less.
The joint is a superconducting magnet arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less. 第１部分と第２部分とを有する超電導層と、接合部とを有するコイルと、
前記コイルが内部に格納されるクライオスタットとを備え、
前記第１部分及び前記第２部分は、前記コイルの終端部に位置し、
前記超電導層は、前記接合部において前記第１部分と前記第２部分とが超電導接合されることにより閉ループを構成し、
前記超電導層を構成する材料は、高温超電導体であり、
前記接合部には、７７ケルビンにおいて、１．０テスラ以上５．０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れ、
前記クライオスタットは、前記内部における温度が２．０ケルビン以上７７ケルビン以下となるように構成され、
前記接合部には、５０ケルビンにおいて、１．０テスラ以上１０テスラ以下の磁場が印加された際に超電導状態で電流が流れ、
前記クライオスタットは、前記内部における温度が４．２ケルビンを超えて５０ケルビン以下となるように構成され、
前記接合部は、前記コイルを流れる電流により生じる磁場の強度が１．０テスラ以上１０テスラ以下となる位置に配置される、超電導マグネット。 A superconducting layer having a first portion and a second portion, a coil having a joint portion, and the like.
It is equipped with a cryostat in which the coil is stored.
The first part and the second part are located at the end of the coil and are located at the end of the coil.
The superconducting layer constitutes a closed loop by superconducting the first portion and the second portion at the joint portion.
The material constituting the superconducting layer is a high-temperature superconductor.
At 77 Kelvin, a current flows through the joint in a superconducting state when a magnetic field of 1.0 tesla or more and 5.0 tesla or less is applied.
The cryostat is configured so that the internal temperature is 2.0 Kelvin or more and 77 Kelvin or less.
When a magnetic field of 1.0 tesla or more and 10 tesla or less is applied to the joint at 50 Kelvin, a current flows in a superconducting state.
The cryostat is configured such that the internal temperature exceeds 4.2 Kelvin and is 50 Kelvin or less.
The joint is a superconducting magnet arranged at a position where the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the coil is 1.0 tesla or more and 10 tesla or less. 前記コイルは、ソレノイドコイルであり、
前記接合部は、前記コイルのコイル長方向における端との距離が、前記コイルのコイル長の０．０３３倍以上０．２３倍以下となる位置に配置される、請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の超電導マグネット。 The coil is a solenoid coil.
Claims 2 to 4 , wherein the joint is arranged at a position where the distance from the end of the coil in the coil length direction is 0.033 times or more and 0.23 times or less the coil length of the coil. The superconducting magnet according to any one of the items. 前記コイルは、ダブルパンケーキコイルであり、
前記接合部は、前記コイルの外周面との距離が、前記コイルのコイル径の０．１２５倍以上０．７５倍以下となる位置に配置される、請求項２～請求項４のいずれか１項に記載の超電導マグネット。 The coil is a double pancake coil.
Any one of claims 2 to 4 , wherein the joint is arranged at a position where the distance from the outer peripheral surface of the coil is 0.125 times or more and 0.75 times or less the coil diameter of the coil. The superconducting magnet described in the section. 前記第１部分と前記第２部分との接合界面は、前記コイルを流れる電流により生じる磁場の方向と平行に配置される、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の超電導マグネット。 The superconducting magnet according to any one of claims 1 to 6 , wherein the interface between the first portion and the second portion is arranged in parallel with the direction of the magnetic field generated by the current flowing through the coil. 前記高温超電導体は、ＲＥＢＣＯであり、
前記接合部は、前記第１部分と前記第２部分との間に配置され、かつ前記高温超電導体により構成される接合層をさらに含む、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の超電導マグネット。 The high-temperature superconductor is REBCO and is
The one according to any one of claims 1 to 7 , wherein the joint portion is arranged between the first portion and the second portion and further includes a joint layer composed of the high-temperature superconductor. Superconducting magnet. 前記接合層は、前記接合層の結晶方位が前記第１部分及び前記第２部分の結晶方位に沿うように配置される、請求項８に記載の超電導マグネット。 The superconducting magnet according to claim 8 , wherein the bonding layer is arranged so that the crystal orientation of the bonding layer is arranged along the crystal orientation of the first portion and the second portion.
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